SU1312970A1 - Способ сжигани водорода на атомной электростанции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к  дерной энергетике, а именно к системам предотвращени  взрывов водорода путем его сжигани , например, каталитического с помощью контактного аппарата. Цель изобретени  - снижение металлоемкости оборудовани  и снижение взрывоопасности среды в аварийном помещении. Способ сжигани  водорода на атомной электростанции включает отбор взрывоопасной среды по меньшей мере из двух расположенных в верхней части объема аварийного помещени  точек и перемешивание ее с невзрывоопасной средой до получени  взрыво- безопасной смеси. После этого смесь раздел етс  на два потока с соотношением расходов 1:5-10. Поток с меньшим расходом прокачиваетс  через контактный аппарат, где водород сгорает, а образовавша с  инертна  среда сбрасываетс  в помещение. Поток с большим расходом возвращают в аварийное помещение в место, удаленное от точек отбора. 2 ил. (Л го со

Description

11

Изобретение относитс  к  дерной энергетике, а именно к системам предотвращени  взрывов водорода путем его сжигани , например каталитического , с помощью контактного аппарата

Цель изобретени  - снижение взры- воопасности и сокращение затрат на сжигание водорода, выделившегос  на атомной электростанции в помещении при аварии с потерей-теплоносител .

На фиг.1 приведена схема системы, реализующей предлагаемый способ; на фиг.2 показан график зависимости коэффициента неравномерности концентрации радиоактивных веществ от кратности обмена среды в помещении.

В помещении 1 атомной электростанции , в котором размещена реакторна  установка 2 (на схеме показана только часть реактора), установлен контактный аппарат 3 дл  каталитического сжигани  водорода с присоединенными к нему трубопроводами 4 и 5, смесителем 6 и используемым в данном примере в качестве побудител  циркул ции высоконапорным водогазовым эжектором 7, обеспечивающим прокачку отбираемой из помещени  1 среды через контакт1 ый аппарат 3. Вход в смеситель бив представленном на фиг.1 воплощении выход из высоконапорного водогазового эжектора 7 открыты в помещение . Вместе с помещением 1 все перечисленные элементы образуют контур сжигани  водорода. В трубопровод 4 перед контактным аппаратом включен электрокалорифер 8 дл  того, чтобы предотвратить попадание на контактный аппарат влаги, снижающей эффективность его работы. К входному концу смесител - присоединен трубопровод 9, с помощью которого из помещени  1 отбираетс  среда в местах возможного Накоплени  водорода. Отбор среды осуществл етс , например, из объема 10 под крьппкой люка 11 и объема 12 шахты реактора и из помещени  13, в котором размещаетс  требующее периодического обслуживани  при работе реактора электрообрудование реакторной установки (на фиг.1 не изображено). Обычно это помещение отделено от помещени  1 реакторной установки 2 стеной

14,обеспечивающей биологическую защиту дл  обслуживающего персонала.

В ней установлена разрывна  мембрана

15,котора  в случае аварии разрушаетс , соедин   помещение 13 с помещением 1. На участке трубопровода 9,

702

расположенном в помещении 13, установлен клапан 16 избыточного давлени , который при нормальных услови х эксплуатации преп тствует попаданию за- гр зненного радионуклидами воздуха из помещени  1 по трубопроводу 9 в помещение 13, а при аварийных услови х позвол ет осуществл ть отсос среды из помещени  13 по трубопроводу 9.

К выходному концу смеси ел  6, кроме трубопровода 4, присоединен низконапорный водогазовый эжектор 17, который в приведенном примере системы также используетс  в качестве побудител  циркул ции. Присоединение к выходу из смесител  6 двух линий с побудител ми циркул ции обеспечивает разделение на дв потока отобранной из помещени  1 взрывоопасной среды

после перемешивани  ее в смесителе, как это предусмотрено согласно предлагаемого способа. Эжектор 17 вместе с помещением 1 и смесителем 6 образуют контур перемешивани . Дл  боль-

шей эффективности перемешивани  среды вход в смеситель 6 и выход из эжектора 17 располагают в удаленных друг от друга концах помещени  1.

К водогазовык, эжекторам 7 и 17 присоединен коллектор 18 дл  подвода эжектирующей воды от насосов 19 аварийной спринклерной системы 20.-Дл  того, чтобы возможные неисправности

в каком-либо из каналов спринклерной системы не могли нарушить работу водо- газовых эжекторов 7 и 17, напорные линии 21 спринклерных насосов 19 присоединены к коллектору 18 с помощью

обратных клапанов 22.

Предлагаемый способ осуществл етс  следующим образом.

При аварии с потерей теплоносител  по аварийному сигналу включаетс  в

работу аварийна  спринклерна  система 20 с насосами 19. Вода от насосов 19. одновременно с подачей ее на спринклерные устройства начинает поступать в водогазовые эжекторы 7 и 17.

Эжекторы создают разрежение на входе в смеситель бив трубопровод 9 и засасывают в них среду из помещений реакторной установки. В смесителе 6 отобранна  из разных точек среда перемешиваетс  и концентраци  водорода в ней выравниваетс , приближа сь к средней. После этог о отобранна  среда раздел етс  на два потока. Один поток с помощью эжектора 7 прокачиваетс 

черет кситактный аппарат 3, где род сгорает, а образовавша с  инертна  среда сбрасываетс  в помещение 1. Другой поток эжектором 17 сразу направл етс  в помещение 1.

Благодар  отбору взрывоопасной среды из разных точек аварийного помещени , перемешиванию ее в смесителе и возврату в помещение в наиболее

воде-

удаленное от точек место отбора, npo-jQ эта зависимость показана на фиг.2.

исходит приближение локальных концентраций водорода в аварийном помещении к средней, а благодар  сжиганию водорода в контактном аппарате предотвращаетс  накопление, а затем и сни- J5 жение концентрации водорода в помещении . Тем самым обеспечиваетс  взры- вобезопасность помещений АЭС Е услови х аварии с потерей теплоносител .

в способе сжигани  водорода только о в свою очередь приводит к увеличению часть отбираемой среды после переме- расхода среды, направл емой в контакти .

шивани  и выравнивани  концентраций водорода направл ют в контактный аппарат . Это обеспечивает снижение размеров контактного аппарата и сокраще-25 ние затрат на его создание и на создание всей реализующей способ системы в целом, так как контактный аппарат  вл етс  наиболее дорогосто щей ее частью.30

Минимальный расход среды, который необходимо направл ть в контактный аппарат дл  выведени  всего поступающего в аварийное помещение водорода определ етс  соотношением

п

ныи аппарат, и, следовательно, к его удорожанию. Это следует из того, что по услови м взрывобезопасности необходимо чтобы С Сдоп . Использу  равенство с помощью формул (1) и (2) получают

W

СдопЧ

Таким образом , с ухудшением неравномерности распределени  водорода в помещении, т.е. с ростом f воз- .

W,,

и повьш1аетс  стоимость

W,

гдел | - расход среды.

W, КА енаправл емый

в контактный аппарат, скорость поступлени  водоро- о да в аварийное помещение, , с - средн   концентраци  водорода

в аварийном помещении-, 1 - коэффициент, учитывающий не- соверпенство отбора и перемешивани  среды, который с увеличением числа точек отбора.и общего расхода отбираемой среды приближаетс  к единице.

Неравномерность распределени  во- Q дорода в помещении характеризуетс  отнпошнием

Т (2)

растает «

контактного аппарата. С увеличением 35 кратности обмена среды в помещении расход среды, направл емый в контактный аппарат, сокращаетс , а его стоимость снижаетс . Однако увеличение

W

хс

приMOIKC

- у выше некоторого предела

водит к незначительному снижению Wnfl и соответственно к незначительному снижению стоимости контактного аппарата, что не компенсирует рост затрат на увеличение общего расхода W .Отсюда вытекает , что дл  оптимального решени  поставленной задачи соотношение расходов

W

W

W/.

W.,

W,

: 1

W/.

W

КА

КА kA

где W - расход среды, направл емый после перемешивани  в помещение, мину  контактный аппарат, должн находитьс  в определенных пределаа. Дл  условий атомной электростанции эти пределы соответствуют соотношению

где С локальна  концентраци  водорода в помещении.

Чем вьте общий расход среды, отбираемой и возвращаемой в помещение.

ертие 1. на13129704

воде- т.е. чем въше обмен среды в помещении, тем меньше локальные концентрации отличаютс  от средней, С увеличением кратности обмена среды в помещении

чн

- ,W- общий расход среды отбираемой

V

и возвращаемой в помещение, V - объем помещени , коэффициент неравномерности стремитс  к единице. Качественно

Она носит ассимптотический характер. Начина  с некоторого значени 

MOKt

коэффициент неравномерности Е уже близок к единице, дальнейшее увеличение кратности обмена среды снижает его незначительно. Снижение кратности обмена ниже некоторого значени  -

приводит к резкому увеличению

М«  , ЧТО

и.

ныи аппарат, и, следовательно, к его удорожанию. Это следует из того, что по услови м взрывобезопасности необходимо чтобы С Сдоп . Использу  равенство с помощью формул (1) и (2) получают

W

СдопЧ

Таким образом , с ухудшением неравномерности распределени  водорода в помещении, т.е. с ростом f воз- .

W,,

и повьш1аетс  стоимость

растает «

контактного аппарата. С увеличением кратности обмена среды в помещении расход среды, направл емый в контактный аппарат, сокращаетс , а его стоимость снижаетс . Однако увеличение

о

Q

W

хс

приMOIKC

- у выше некоторого предела

водит к незначительному снижению Wnfl и соответственно к незначительному снижению стоимости контактного аппарата, что не компенсирует рост затрат на увеличение общего расхода W .Отсюда вытекает , что дл  оптимального решени  поставленной задачи соотношение расходов

W

W

W/.

W.,

W,

: 1

W/.

W

КА

5

КА kA

где W - расход среды, направл емый после перемешивани  в помещение, мину  контактный аппарат, должн находитьс  в определенных пределаа. Дл  условий атомной электростанции эти пределы соответствуют соотношению

п

W.

5-10

5131

Границы соотношени  5-10 определ ют услови  достижени  наименьшей (e таллоемкости оборудовани , требуемого дл  осуществлени  предлагаемого способа . При снижении данного соотношени  менее 5 и при сохранении условий по взрывобезопасности среды перед Контактным аппаратом начинает резко Возрастать расход среды через аппарат и, следовательно, его габариты, металлоемкость и соответственно экономические затраты. Увеличение рассматриваемого соотношени  более 10 приводит к росту металлоемкости за счет увеличени  ра: меров эжектора перемешивани .

Предлагаемый способ сжигани  водорода , выделившегос  на атомной электростанции , обеспечивает снижение взрывоопасности водорода при аварии с потерей теплоносител  и сокращает затраты.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  1лтог:. б сжигани  водорода на атом- FfOH :, 1-ектростанции, включающий отбор взрывоопасной среды, перемешивание ее с нензрывоопасной средой до чени  взрывобезопасной смеси, нагфавл ют дл  окислени  водорода, отличающийс  тем, что, с целью снижении металлоемкости оборудовани  дл  сжигани  водорода и снижени  взрывоопасности среды в ава- рийн(,)м помещении, отбор среды производ т по меньщей мере из двух расположенных в верхней части объема аварийного помещени  точек, причем взры- вобезопасную смесь раздел ют на два потока с соотношением расходов 1:5-10, затем поток с бг1,г1ьщим расходом воз- )1ратают в аварийное помещение в мес

   20

   то,

   удаленное от точек отбора, а поток с меньшим расходом направл ют лл  окислени  водорода.

   п ;о

   /J

   1,0

   0.5

   Редактор Т. Шагова

   Составитель К.Косоуров

   Техред Л.Олийнык Корректор С.Шекмар

   Заказ 5163Тираж 395

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   W

   Фиг. 2

   Подписное